Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブック

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ID 726952
日付 7/08/2024
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて 2. Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーでの Nios® Vプロセッサー・ハードウェア・システム・デザイン 3. Nios® Vプロセッサーのソフトウェア・システム・デザイン 4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションとブート・ソリューション 5. Nios® Vプロセッサー: MicroC/TCP-IPスタックの使用 6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション 7. Nios® Vプロセッサー: リモート・システム・アップデート 8. Nios® Vプロセッサー: カスタム命令の使用 9. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックのアーカイブ 10. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックの改訂履歴
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて x
1.1. インテル® FPGAおよびエンベデッド・プロセッサーの概要 1.2. Quartus® Prime開発ソフトウェアのサポート 1.3. Nios® Vプロセッサーのライセンス 1.4. 組み込みシステムのデザイン
2. Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーでの Nios® Vプロセッサー・ハードウェア・システム・デザイン x
2.1. プラットフォーム・デザイナーでの Nios® Vプロセッサー・システム・デザインの作成 2.2. プラットフォーム・デザイナー・システムの Quartus® Primeプロジェクトへの統合 2.3. Nios® Vプロセッサー・メモリー・システムのデザイン 2.4. クロックとリセットのベスト・プラクティス 2.5. デフォルト・エージェントの割り当て 2.6. 出力に向けたUARTエージェントの割り当て 2.7. JTAG信号
2.1. プラットフォーム・デザイナーでの Nios® Vプロセッサー・システム・デザインの作成 x
2.1.1. Nios® Vプロセッサー・インテルFPGA IPのインスタンス化 2.1.2. システム・コンポーネント・デザインの定義 2.1.3. ベースアドレスと割り込み要求優先順位の指定
2.1.1. Nios® Vプロセッサー・インテルFPGA IPのインスタンス化 x
2.1.1.1. Nios® V/c Compact Microcontroller Intel® FPGA IPのインスタンス化 2.1.1.2. Nios® V/m Microcontroller Intel® FPGA IPのインスタンス化 2.1.1.3. Nios® V/g General Purpose Processor Intel® FPGA IPのインスタンス化
2.1.1.1. Nios® V/c Compact Microcontroller Intel® FPGA IPのインスタンス化 x
2.1.1.1.1. Use Reset Requestタブ 2.1.1.1.2. Vectorsタブ 2.1.1.1.3. ECCタブ
2.1.1.2. Nios® V/m Microcontroller Intel® FPGA IPのインスタンス化 x
2.1.1.2.1. Debugタブ 2.1.1.2.2. Use Reset Requestタブ 2.1.1.2.3. Vectorsタブ 2.1.1.2.4. CPU Architecture 2.1.1.2.5. ECCタブ
2.1.1.3. Nios® V/g General Purpose Processor Intel® FPGA IPのインスタンス化 x
2.1.1.3.1. Debugタブ 2.1.1.3.2. Use Reset Requestタブ 2.1.1.3.3. Vectorsタブ 2.1.1.3.4. Memory Configurationsタブ 2.1.1.3.5. Custom Instructionタブ 2.1.1.3.6. CPU Architecture 2.1.1.3.7. ECCタブ
2.2. プラットフォーム・デザイナー・システムの Quartus® Primeプロジェクトへの統合 x
2.2.1. Quartus® Primeプロジェクトでの Nios® Vプロセッサー・システムモジュールのインスタンス化 2.2.2. 信号の接続と物理的なピン位置の割り当て 2.2.3. インテルFPGAデザインの制約
2.3. Nios® Vプロセッサー・メモリー・システムのデザイン x
2.3.1. 揮発性メモリー 2.3.2. 不揮発性メモリー 2.3.3. オンチップメモリーのコンフィグレーション - RAMまたはROM 2.3.4. キャッシュ 2.3.5. 密結合メモリー
2.4. クロックとリセットのベスト・プラクティス x
2.4.1. システムクロック 2.4.2. リセット要求インターフェイス 2.4.3. リセットリリースIP
2.4.2. リセット要求インターフェイス x
2.4.2.1. 一般的なユースケース
2.6. 出力に向けたUARTエージェントの割り当て x
2.6.1. JTAG UARTでのストールの回避
3. Nios® Vプロセッサーのソフトウェア・システム・デザイン x
3.1. Nios Vプロセッサー・ソフトウェア開発フロー 3.2. インテルFPGA組み込み開発ツール
3.1. Nios Vプロセッサー・ソフトウェア開発フロー x
3.1.1. ボード・サポート・パッケージ・プロジェクト 3.1.2. アプリケーション・プロジェクト
3.2. インテルFPGA組み込み開発ツール x
3.2.1. Nios® VプロセッサーBoard Support Package Editor 3.2.2. インテルFPGA向け RiscFree* IDE 3.2.3. Nios Vユーティリティー・ツール 3.2.4. ファイル形式変換ツール 3.2.5. その他のユーティリティー・ツール
4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションとブート・ソリューション x
4.1. 概要 4.2. アプリケーションのリンク 4.3. Nios® Vプロセッサーのブート方法 4.4. Nios® Vプロセッサーのブート方法概要 4.5. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサーのブート 4.6. オンチップメモリー (OCRAM) からの Nios® Vプロセッサーのブート 4.7. 密結合メモリー (TCM) からの Nios® Vプロセッサーのブート 4.8. Nios® Vプロセッサーのベクトル・コンフィグレーションおよびBSP設定のまとめ
4.2. アプリケーションのリンク x
4.2.1. リンク動作
4.2.1. リンク動作 x
4.2.1.1. BSPによるデフォルトのリンク 4.2.1.2. コンフィグレーション可能なBSPリンク
4.4. Nios® Vプロセッサーのブート方法概要 x
4.4.1. ブートフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 4.4.2. ブートコピアーを使用して Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをブートフラッシュからRAMにコピー 4.4.3. OCRAMから Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをインプレース実行 4.4.4. TCMから Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをインプレース実行
4.4.1. ブートフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 x
4.4.1.1. alt_load()
4.4.2. ブートコピアーを使用して Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをブートフラッシュからRAMにコピー x
4.4.2.1. 汎用シリアルフラッシュ・インターフェイスを経由する Nios® Vプロセッサー・ブートローダー 4.4.2.2. セキュア・デバイス・マネージャーを経由する Nios® Vプロセッサー・ブートローダー
4.5. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサーのブート x
4.5.1. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (コントロール・ブロックベースのデバイス) 4.5.2. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (SDMベースのデバイス)
4.5.1. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (コントロール・ブロックベースのデバイス) x
4.5.1.1. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 4.5.1.2. ブートコピアー (GSFI経由のブートローダー) を使用して、 Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピー 4.5.1.3. GSFI経由のブートローダー・デザイン例
4.5.1.1. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 x
4.5.1.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.1.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.1.1.3. プログラミング・ファイルの生成 4.5.1.1.4. QSPIフラッシュのプログラミング
4.5.1.2. ブートコピアー (GSFI経由のブートローダー) を使用して、 Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピー x
4.5.1.2.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.1.2.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.1.2.3. プログラミング・ファイルの生成 4.5.1.2.4. QSPIフラッシュのプログラミング
4.5.2. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (SDMベースのデバイス) x
4.5.2.1. ブートコピアー (SDM経由のブートローダー) を使用して、 Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピー 4.5.2.2. SDM経由のブートローダー・デザイン例
4.5.2.1. ブートコピアー (SDM経由のブートローダー) を使用して、 Nios® Vプロセッサー・アプリケーションをコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピー x
4.5.2.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.2.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.2.1.3. ソフトウェア・デザインフロー (SDM経由のブートローダー・プロジェクト) 4.5.2.1.4. ソフトウェア・デザインフロー (ユーザー・アプリケーション・プロジェクト) 4.5.2.1.5. プログラミング・ファイルの生成 4.5.2.1.6. QSPIフラッシュ・プログラミングSDM
4.6. オンチップメモリー (OCRAM) からの Nios® Vプロセッサーのブート x
4.6.1. OCRAMからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行
4.6.1. OCRAMからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 x
4.6.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.6.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.6.1.3. プログラミング
4.7. 密結合メモリー (TCM) からの Nios® Vプロセッサーのブート x
4.7.1. TCMからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行
4.7.1. TCMからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレース実行 x
4.7.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.7.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.7.1.3. プログラミング
5. Nios® Vプロセッサー: MicroC/TCP-IPスタックの使用 x
5.1. はじめに 5.2. ソフトウェアのアーキテクチャー 5.3. サポートとライセンス 5.4. MicroC/TCP-IPのデザイン例 5.5. 開発フロー　 5.6. デザイン例の操作 5.7. オプションのコンフィグレーション 5.8. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの概念
5.4. MicroC/TCP-IPのデザイン例 x
5.4.1. ハードウェアおよびソフトウェアの要件 5.4.2. 概要 5.4.3. デザイン例のファイルの取得 5.4.4. ハードウェア・デザインファイル 5.4.5. ソフトウェア・デザインファイル
5.4.5. ソフトウェア・デザインファイル x
5.4.5.1. MicroC/TCP-IP IPerfデザイン例 5.4.5.2. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverデザイン例
5.5. 開発フロー　 x
5.5.1. ハードウェア開発フロー 5.5.2. ソフトウェア開発フロー 5.5.3. デバイスのプログラミング
5.5.2. ソフトウェア開発フロー x
5.5.2.1. BSPプロジェクトの作成 5.5.2.2. BSPのコンフィグレーション 5.5.2.3. アプリケーション・プロジェクトの作成 5.5.2.4. アプリケーション・プロジェクトのビルド
5.6. デザイン例の操作 x
5.6.1. MicroC/TCP-IP IPerfの操作 5.6.2. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの操作
5.7. オプションのコンフィグレーション x
5.7.1. ハードウェア名のコンフィグレーション 5.7.2. MACおよびIPアドレスのコンフィグレーション 5.7.3. MicroC/TCP-IP初期化のコンフィグレーション 5.7.4. iPerfサーバー自動初期化のコンフィグレーション
5.7.3. MicroC/TCP-IP初期化のコンフィグレーション x
5.7.3.1. ネットワーク・タスクのコンフィグレーション 5.7.3.2. ネットワーク・インターフェイスのコンフィグレーション
5.8. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの概念 x
5.8.1. MicroC/OS-IIのリソース 5.8.2. エラー処理 5.8.3. MicroC/TCP-IPスタックのデフォルトのコンフィグレーション
6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション x
6.1. Nios® V/cプロセッサーのデバッグ 6.2. Nios® Vプロセッサー・ハードウェア・デザインのデバッグ 6.3. Nios® Vプロセッサー・ソフトウェア・デザインのデバッグ 6.4. デバッグツール 6.5. 組み込みデザインに関するその他の考慮事項 6.6. Nios® Vプロセッサー・デザインのシミュレーション
6.1. Nios® V/cプロセッサーのデバッグ x
6.1.1. 非パイプラインNios V/mプロセッサーでのパイロットシステム 6.1.2. printf() でのデバッグ
6.2. Nios® Vプロセッサー・ハードウェア・デザインのデバッグ x
6.2.1. JTAGサーバー 6.2.2. システムコンソール 6.2.3. Signal Tapロジック・アナライザー 6.2.4. In-System Sources and Probes
6.2.2. システムコンソール x
6.2.2.1. JTAG to Avalon® Host Bridgeコア
6.2.3. Signal Tapロジック・アナライザー x
6.2.3.1. ハードウェアおよびソフトウェアの要件 6.2.3.2. Signal Tapロジック・アナライザーのセットアップ 6.2.3.3. キャプチャー・セッションの実行 6.2.3.4. 結果の分析
6.2.3.2. Signal Tapロジック・アナライザーのセットアップ x
6.2.3.2.1. Signal Tapロジック・アナライザーの有効化 6.2.3.2.2. 監視とデバッグに向けた信号の追加 6.2.3.2.3. トリガー条件の指定 6.2.3.2.4. サンプル取得クロック、サンプル深度、メモリータイプ、バッファー取得モードの割り当て 6.2.3.2.5. デザインのコンパイルとターゲットデバイスのプログラミング
6.2.3.2.3. トリガー条件の指定 x
6.2.3.2.3.1. 基本的なトリガー条件 6.2.3.2.3.2. パワーアップ・トリガー条件 6.2.3.2.3.3. その他のトリガー条件 6.2.3.2.3.4. トリガー条件なし
6.2.3.3. キャプチャー・セッションの実行 x
6.2.3.3.1. インテル® FPGA向けAshling* RiscFree* IDEでのデータ・キャプチャーの実行 6.2.3.3.2. ソフトウェアのダウンロードを必要としないデータ・キャプチャーの実行
6.2.3.4. 結果の分析 x
6.2.3.4.1. データの表示 6.2.3.4.2. トレースデータとソフトウェアELFの相関 6.2.3.4.3. キャプチャーしたデータの保存と変換
6.3. Nios® Vプロセッサー・ソフトウェア・デザインのデバッグ x
6.3.1. インテル® FPGA向けAshling* RiscFree* IDE 6.3.2. OpenOCD 6.3.3. Objdumpファイル 6.3.4. Makeコマンドの表示
6.5. 組み込みデザインに関するその他の考慮事項 x
6.5.1. JTAGシグナル・インテグリティー 6.5.2. システムのプロトタイピングに向けた追加メモリー領域
6.6. Nios® Vプロセッサー・デザインのシミュレーション x
6.6.1. 前提条件 6.6.2. プラットフォーム・デザイナーでのシミュレーション環境のセットアップと生成 6.6.3. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの作成 6.6.4. メモリー初期化ファイルの生成 6.6.5. システム・シミュレーション・ファイルの生成 6.6.6. コマンドラインによるQuestaSimシミュレーターでのシミュレーションの実行
6.6.2. プラットフォーム・デザイナーでのシミュレーション環境のセットアップと生成 x
6.6.2.1. IPおよびプラットフォーム・デザイナーのシミュレーション・セットアップ・スクリプトの使用
6.6.3. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの作成 x
6.6.3.1. ボード・サポート・パッケージの生成 6.6.3.2. アプリケーション・プロジェクト・ファイルの生成 6.6.3.3. アプリケーション・プロジェクトのビルド
7. Nios® Vプロセッサー: リモート・システム・アップデート x
7.1. 概要 7.2. Quartus Prime開発ソフトウェア・プロ・エディションとツールのサポート 7.3. SDMベースのデバイスにおける Nios® VプロセッサーRSUクイック・スタート・ガイド
7.2. Quartus Prime開発ソフトウェア・プロ・エディションとツールのサポート x
7.2.1. Quartus® Prime開発ソフトウェア・プロ・エディション 7.2.2. Programming File Generator
7.2.1. Quartus® Prime開発ソフトウェア・プロ・エディション x
7.2.1.1. Max Retryパラメーターの設定 7.2.1.2. ファクトリー・ロード・ピンの選択
7.2.2. Programming File Generator x
7.2.2.1. Programming File Generatorのファイルタイプ 7.2.2.2. Bitswapオプション 7.2.2.3. Quartus® Primeプログラマー 7.2.2.4. サポートされているQSPIフラッシュデバイス
7.3. SDMベースのデバイスにおける Nios® VプロセッサーRSUクイック・スタート・ガイド x
7.3.1. 個別のファクトリー、アプリケーション、および更新イメージ 7.3.2. ハードウェア・デザインフロー 7.3.3. ソフトウェア・デザインフロー 7.3.4. 個別のイメージ生成 7.3.5. リモート・システム・アップデート・イメージ・ファイルの生成 7.3.6. QSPIフラッシュのプログラミング 7.3.7. RSUクライアントAPIの操作
7.3.2. ハードウェア・デザインフロー x
7.3.2.1. プラットフォーム・デザイナー・システムの作成 7.3.2.2. Quartus® Prime開発ソフトウェアの設定
7.3.3. ソフトウェア・デザインフロー x
7.3.3.1. ZLIBライブラリーの生成 7.3.3.2. ボード・サポート・パッケージ・プロジェクトの作成 7.3.3.3. BSPプロジェクトのコンフィグレーションと生成 7.3.3.4. 複数のアプリケーション・プロジェクトの作成 7.3.3.5. アプリケーション・プロジェクトのビルド 7.3.3.6. HEXファイルの生成
7.3.5. リモート・システム・アップデート・イメージ・ファイルの生成 x
7.3.5.1. SOFファイルを使用した初期のRSUイメージの生成 7.3.5.2. アプリケーション・アップデート・イメージの生成 7.3.5.3. ファクトリー・アップデート・フラッシュイメージの生成
7.3.6. QSPIフラッシュのプログラミング x
7.3.6.1. 初期のRSUイメージのプログラミング 7.3.6.2. アップデート・イメージのプログラミング
7.3.7. RSUクライアントAPIの操作 x
7.3.7.1. 選択したイメージでのリコンフィグレーションのトリガー 7.3.7.2. アプリケーション・イメージの更新 7.3.7.3. ファクトリー・イメージの更新
8. Nios® Vプロセッサー: カスタム命令の使用 x
8.1. はじめに 8.2. デザイン例 - 未実装命令 8.3. デザイン例 - ハードウェア・アクセラレーション
8.2. デザイン例 - 未実装命令 x
8.2.1. ハードウェアおよびソフトウェアの要件 8.2.2. 概要 8.2.3. デザイン例のファイルの取得 8.2.4. ハードウェア・デザインファイル 8.2.5. ソフトウェア・デザインファイル 8.2.6. 開発フロー 8.2.7. デザイン例の操作
8.2.6. 開発フロー x
8.2.6.1. ハードウェア開発フロー 8.2.6.2. ソフトウェア開発フロー 8.2.6.3. デバイスのプログラミング
8.3. デザイン例 - ハードウェア・アクセラレーション x
8.3.1. ハードウェアおよびソフトウェアの要件 8.3.2. 概要 8.3.3. デザイン例のファイルの取得 8.3.4. ハードウェア・デザインファイル 8.3.5. ソフトウェア・デザインファイル 8.3.6. 開発フロー 8.3.7. デザイン例の操作
8.3.6. 開発フロー x
8.3.6.1. ハードウェア開発フロー 8.3.6.2. ソフトウェア開発フロー 8.3.6.3. デバイスのプログラミング
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて
2. Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーでの Nios® Vプロセッサー・ハードウェア・システム・デザイン
3. Nios® Vプロセッサーのソフトウェア・システム・デザイン
4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションとブート・ソリューション
5. Nios® Vプロセッサー: MicroC/TCP-IPスタックの使用
6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション
7. Nios® Vプロセッサー: リモート・システム・アップデート
8. Nios® Vプロセッサー: カスタム命令の使用
9. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックのアーカイブ
10. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックの改訂履歴

1.1. インテル® FPGAおよびエンベデッド・プロセッサーの概要

インテルFPGAデバイスでは、完全なマイクロプロセッサーとして機能するロジックを実装することができます。また、多くのオプションを提供しています。

ディスクリート・マイクロプロセッサーとインテルFPGAの重要な違いは、インテルFPGAファブリックには電源投入時にロジックが含まれていないことです。 Nios® Vプロセッサー・ベースのシステムでソフトウェアを実行する前に、 Nios® Vプロセッサーを含むハードウェア・デザインでインテルFPGAデバイスをコンフィグレーションする必要があります。 Nios® VプロセッサーはソフトIP (知的財産) プロセッサーで、RISC-V仕様に基づいています。 Nios® Vプロセッサーは、デザインの要件に応じてインテルFPGAの任意の位置に配置することができます。

インテルFPGA IPベースの組み込みシステムをディスクリート・マイクロプロセッサー・ベースのシステムとして動作させるには、システムに次のものを含める必要があります。
  • JTAGインターフェイス (インテルFPGAのコンフィグレーション、ハードウェアおよびソフトウェアのデバッグをサポート)
  • 電源投入時のインテルFPGAコンフィグレーション・メカニズム

システムにこれらの機能がある場合は、インテルFPGAにロードされているテスト済みのハードウェア・デザインからデザインを改良することができます。インテルFPGAを使用すると、デザインをすばやく変更し、問題に対処したり、新しい機能を追加したりすることもできます。これらの新しいハードウェア・デザインは、システムのJTAGインターフェイスを使用してインテルFPGAをリコンフィグレーションすることにより、簡単にテストすることができます。

JTAGインターフェイスは、ハードウェアおよびソフトウェア開発をサポートします。JTAGインターフェイスを使用して次のタスクを実行することができます。
  • インテルFPGAのコンフィグレーション
  • ソフトウェアのダウンロードおよびデバッグ
  • UARTのようなインターフェイス (JTAG UARTターミナル) を介してのインテルFPGAとの通信
  • ハードウェアのデバッグ (Signal Tap組み込みロジック・アナライザーを使用)
  • フラッシュメモリーのプログラミング

Nios® Vプロセッサー・ベースのデザインでインテルFPGAをコンフィグレーション後のソフトウェア開発フローは、ディスクリート・マイクロコントローラー・デザインのフローと類似しています。

関連情報
レベル 2 の表題